JP2008117919A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に係り、特に、製造時の不良品の発生を防止した固体撮像装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof that prevent generation of defective products during manufacturing.
近年、CCDやCMOS等の固体撮像素子を用いたデジタルカメラやビデオカメラが普及しているが、この固体撮像素子をCSP(チップサイズパッケージ)方式を用いて更に小型化する技術が開発されている。このような小型固体撮像素子は、携帯電話等の小型・軽量・薄型化が望まれる電子機器に内蔵するのに好適である。 In recent years, digital cameras and video cameras using solid-state imaging devices such as CCDs and CMOSs have become widespread, but a technology for further downsizing the solid-state imaging devices using a CSP (chip size package) system has been developed. . Such a small solid-state imaging device is suitable for being incorporated in an electronic device that is desired to be small, light, and thin, such as a mobile phone.
小型固体撮像素子は、受光面に多数のマイクロレンズを設けた固体撮像素子チップと赤外カット透明ガラス板とが、間に一定の距離を維持するためのスペーサを介在させて、対向して配置され、その間隙部周縁が接着剤で封止された構造を有する。 A small solid-state image sensor is placed opposite to each other, with a spacer for maintaining a certain distance between the solid-state image sensor chip with a large number of microlenses on the light receiving surface and an infrared cut transparent glass plate. The periphery of the gap is sealed with an adhesive.
このように構成される小型固体撮像素子は、固体撮像素子チップが多面付けされている固体撮像素子ウエハと赤外カット透明ガラス基板を、間に個々の固体撮像素子チップの周辺に設けられた枠状のスペーサを介して貼り合せた後、固体撮像素子ウエハの裏面を研磨して、その厚さを30〜100μm程度にし、次いで固体撮像素子チップごとに切断することにより製造される。 A small solid-state image sensor configured in this way is a frame provided around each solid-state image sensor chip between a solid-state image sensor wafer and an infrared cut transparent glass substrate on which the solid-state image sensor chip is multifaceted. After being bonded through a spacer, the back surface of the solid-state imaging device wafer is polished to a thickness of about 30 to 100 μm, and then cut for each solid-state imaging device chip.
この場合、固体撮像素子ウエハと赤外カット透明ガラス基板との間の距離は、スペーサの高さにより規定され、このスペーサの高さを20〜30cmの径のウエハ全面で均一にする必要がある。しかし、従来のスペーサでは、貼り合せの際に赤外カット透明ガラス基板の上から圧力を加えると、枠状のスペーサの内側の気体が逃げる出口がないため、内側に気泡を抱き込む形となる。この気泡は光学的な弊害を招くとともに、気体の圧力により接着剤がはみ出て、不良品を発生する原因となる。
本発明は、以上のような事情の下になされ、製造工程において大きな圧力が加わった際に、スペーサの内側に気体を抱き込むことがなく、また不良品の発生を生ずることのない固体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the circumstances as described above. When a large pressure is applied in the manufacturing process, the solid-state imaging device does not entrap gas inside the spacer and does not cause defective products. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップの受光面に対向して配置された透明板と、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の間隔を一定に保持するために、前記固体撮像素子チップの受光面の周辺部に枠状に配置されたスペーサと、前記固体撮像素子チップ及び透明板の間の空隙の周縁を封止する接着層とを具備する固体撮像装置において、前記スペーサは、複数個の隔壁からなり、そのうちの少なくとも外側の1つに、空気抜きのための切り欠きが形成されていることを特徴とする固体撮像装置を提供する。 In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention includes a solid-state image sensor chip, a transparent plate disposed to face the light receiving surface of the solid-state image sensor chip, and the solid-state image sensor chip and the transparent plate. In order to maintain a constant distance between the solid-state imaging device chip, a spacer disposed in a frame shape around the light-receiving surface of the solid-state imaging device chip, and an adhesive layer that seals the periphery of the gap between the solid-state imaging device chip and the transparent plate; The spacer includes a plurality of partition walls, and at least one of the spacers is formed with a notch for air venting. .
このような固体撮像装置において、スペーサは、3つの隔壁からなるものとすることができる。また、スペーサを構成する3つの隔壁は、高さの高い1つの隔壁と、その内側及び外側に設けられた高さの低い2つの隔壁であるものとすることができる。 In such a solid-state imaging device, the spacer can be composed of three partition walls. The three partition walls constituting the spacer may be one partition wall having a high height and two partition walls having a low height provided inside and outside the partition wall.
スペーサは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びエポキシ−アクリレート樹脂からなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂により構成することができる。 The spacer can be composed of at least one resin selected from the group consisting of polyimide resin, epoxy resin, and epoxy-acrylate resin.
透明板の下面の、固体撮像素子チップの受光面の周辺部に相当する部分には、遮光薄膜を形成することができる。 A light-shielding thin film can be formed on the lower surface of the transparent plate corresponding to the peripheral portion of the light-receiving surface of the solid-state image sensor chip.
本発明の第2の態様は、上述の固体撮像装置の製造方法であって、複数の固体撮像素子チップが設けられた固体撮像素子ウエハと透明基板の少なくともいずれか一方の、個々の固体撮像素子チップの周辺部又はそれに対応する位置に、スペーサを構成する複数個の枠状の隔壁を形成する工程、前記固体撮像素子ウエハと透明基板を、前記複数個の隔壁を間に介在させた状態で、前記ウエハ上の個々の固体撮像素子チップの周縁部に設けられた接着剤層を介して貼り合せる工程、及び前記貼り合された構造を固体撮像素子チップごとに切断する工程を具備し、前記複数個の枠状の隔壁の少なくとも外側の1つに空気抜きのための切り欠きが形成されていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing the above-described solid-state imaging device, wherein each solid-state imaging element includes at least one of a solid-state imaging element wafer provided with a plurality of solid-state imaging element chips and a transparent substrate. A step of forming a plurality of frame-shaped partition walls constituting a spacer at a peripheral portion of the chip or a position corresponding thereto, the solid-state imaging device wafer and a transparent substrate with the plurality of partition walls interposed therebetween A step of bonding via an adhesive layer provided on a peripheral edge of each solid-state image sensor chip on the wafer, and a step of cutting the bonded structure for each solid-state image sensor chip, Provided is a method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein a notch for venting air is formed in at least one outer side of a plurality of frame-shaped partition walls.
本発明によると、スペーサが複数個の隔壁からなり、そのうちの少なくとも外側の1つに、空気抜きのための切り欠きが形成されてため、製造工程、特にウエハと透明基板との貼り合せ工程において大きな圧力が加わった際に、スペーサの内側に気体を抱き込むことがなく、また不良品の発生を生ずることのない固体撮像装置が提供される。 According to the present invention, the spacer is composed of a plurality of partition walls, and at least one of them is formed with a notch for venting air, so that the manufacturing process, particularly in the bonding process between the wafer and the transparent substrate is large. Provided is a solid-state imaging device that does not entrap gas inside the spacer and does not cause defective products when pressure is applied.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図1は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。図1において、固体撮像素子チップ1の上面(受光面)には、複数のマイクロレンズ2が設けられており、これらマイクロレンズ2に対向して、透明板、即ち赤外カット透明ガラス板3が配置されている。なお、固体撮像素子チップ1としては、CCDやCMOSセンサを用いることができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a plurality of
固体撮像素子チップ1と赤外カット透明ガラス板3の間には、枠状の3つの隔壁からなるスペーサ4が介在しており、両者の間隔を一定に保持している。なお、透明ガラス板3の下面周辺部には、外部光のフレアを防止するための遮光薄膜5が形成されている。
Between the solid-state
図2は、赤外カット透明ガラス板3を取り外した状態の固体撮像素子チップ1の上面図である。なお、マイクロレンズ2は省略されている。図2に示すように、固体撮像素子チップ1の上面の受光面を囲むように、スペーサ4を構成するサイズの異なる矩形枠状の3つの隔壁4a,4b,4cが、外側に向かってサイズを拡大するように、入れ子状に形成されており、これら3つの隔壁4a,4b,4cの同一の位置には、対向する位置に切り欠き6a,6bが形成されている。
FIG. 2 is a top view of the solid-state
隔壁4a,4b,4cの高さは、マイクロレンズ2が透明ガラス基板と接触して損傷することがないように、マイクロレンズ2の高さよりも高く、例えば40〜100μmであり、幅は、例えば70〜150μmである。
The height of the
また、切り欠き6a,6bの幅は、後述するように、貼り合せ工程で押圧する際に空気が抜ければよいので、特に限定されないが、通常は70〜300μmである。
Further, the width of the
これら3つの隔壁4a,4b,4cからなるスペーサ4の左右の外側には、電極パッド7が設けられており、これら電極パッド7は、側壁周り配線層8に接続されている。
図1に示すように、固体撮像素子チップ1と赤外カット透明ガラス板3の間隙の周縁は、紫外線硬化性樹脂を硬化させてなる接着剤層9により封止されている。
As shown in FIG. 1, the periphery of the gap between the solid-state
固体撮像素子チップ1の底面周辺部には裏面電極(図示せず)が設けられており、上面周辺部に設けられた電極パッド6と裏面電極を接続するために、固体撮像素子チップ1の上面周辺部から側面を通って底面周辺部に延びる側壁周り配線層8が形成されている。また、固体撮像素子チップ1の底面周辺部における側壁周り配線層8の部分には、外部接続用バンプ10が形成されている。
A back surface electrode (not shown) is provided at the periphery of the bottom surface of the solid-state
このような構造の側部及び底部は、ソルダーレジストからなる絶縁層11により被覆されている。
The side part and the bottom part of such a structure are covered with an
以上のように構成される固体撮像装置は、次のような製造プロセスにより製造される。 The solid-state imaging device configured as described above is manufactured by the following manufacturing process.
即ち、まず、複数の固体撮像素子チップが設けられ、その上面に複数のマイクロレンズが形成された固体撮像素子ウエハと、このウエハと同程度のサイズの透明ガラス基板を準備する。次いで、これら固体撮像素子ウエハ及び透明ガラス基板のいずれか一方又は双方に、個々の固体撮像素子チップの周辺部又はそれに対応する位置に、切り欠きを有する複数個、図1に示す例では3つの隔壁を形成する。切り欠きは、図1に示す例ではすべての隔壁に形成したが、少なくとも最も外側の1つの隔壁に形成すればよい。 That is, first, a solid-state image sensor wafer provided with a plurality of solid-state image sensor chips and a plurality of microlenses formed on the upper surface thereof, and a transparent glass substrate having the same size as this wafer are prepared. Next, in one or both of the solid-state image pickup device wafer and the transparent glass substrate, a plurality of notches in the peripheral portion of each solid-state image pickup device chip or corresponding positions, three in the example shown in FIG. A partition is formed. In the example shown in FIG. 1, the notches are formed in all the partition walls, but may be formed in at least one outermost partition wall.
なお、隔壁4a,4b,4cの高さは異ならせてもよく、例えば、外側と内側の隔壁の高さを低く、間の隔壁の高さを低くすることができる。高さの高い隔壁の高さは、例えば50〜120μmであり、幅は、例えば70〜150μmである。また、高さの低い隔壁の高さは、例えば40〜100μmであり、幅は、例えば70〜150μmである。
Note that the heights of the
隔壁の形成は、感光性樹脂組成物をフォトリソグラフィーによりパターニングすることにより行うことができる。切り欠きは、隔壁の形成と同時に、または隔壁の形成後に形成してもよい。 The partition wall can be formed by patterning the photosensitive resin composition by photolithography. The notch may be formed simultaneously with the formation of the partition walls or after the formation of the partition walls.
構成樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びエポキシ−アクリレート樹脂等を用いることができる。 As the constituent resin, polyimide resin, epoxy resin, epoxy-acrylate resin, or the like can be used.
次に、固体撮像素子ウエハの、隔壁の外側の位置に、紫外線硬化性樹脂等からなる接着剤層を塗布する。そして、固体撮像素子ウエハと透明ガラス基板とを貼り合せる。なお、透明ガラス基板の個々の固体撮像素子チップの周辺部に対応する位置には、遮光薄膜5が形成されている。この遮光薄膜5は、酸化クロム(CrOx)、クロム(Cr)及び酸化クロム(CrOx)の3層膜により構成することができる。あるいは、カーボンブラックを含む感光性樹脂により構成してもよい。この遮光薄膜5により、外部光のフレアを防止することができる。
Next, an adhesive layer made of an ultraviolet curable resin or the like is applied to a position outside the partition wall of the solid-state imaging device wafer. And a solid-state image sensor wafer and a transparent glass substrate are bonded together. In addition, the light shielding
貼り合せの際には、透明ガラス基板に大きな圧力が加えられ、枠状の隔壁により囲まれた空間内の気体は圧縮されるが、隔壁に設けられた切り欠きを通して外側に逃がすことができる。 At the time of bonding, a large pressure is applied to the transparent glass substrate, and the gas in the space surrounded by the frame-shaped partition is compressed, but can be released to the outside through a notch provided in the partition.
その結果、隔壁の内側に気泡を抱き込むことが防止され、気泡が光学的な弊害を招くことはない。また、気体の圧力により接着剤がはみ出て、不良品を発生することが抑制される。 As a result, it is possible to prevent the bubbles from being held inside the partition wall, and the bubbles do not cause an optical problem. Moreover, it is suppressed that an adhesive protrudes according to the gas pressure and a defective product is generated.
また、隔壁4a,4b,4cの高さは異ならせ、例えば、外側と内側の隔壁の高さを低く、中間の隔壁の高さを高くすることにより、高さの高い中間の隔壁が圧縮され、高さが減少し、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離は減少する。しかし、その両側の隔壁の存在のため、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離はそれ以上減少せず、全面にわたって均一に保持される。即ち、圧縮され、所定の反発力を有する中間の隔壁と、その両側の高さの低い隔壁とからなるスペーサにより、貼り合せの際の大きい圧力によっても、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離は全面にわたって均一に保持することができる。
Also, the height of the
なお、貼り合せ後、紫外線の照射等により接着剤層を硬化することにより、固体撮像素子ウエハと透明基板との間の距離は固定される。 In addition, after bonding, the distance between a solid-state image sensor wafer and a transparent substrate is fixed by hardening | curing an adhesive bond layer by irradiation of an ultraviolet-ray.
その後、貼り合された構造を、接着剤層の位置で固体撮像素子チップごとに、ダイシング装置により切断し、側壁周り配線層7及びソルダーレジストからなる絶縁層10を形成し、絶縁層10に形成された孔を通して外部接続用バンプ9を形成することにより、図1に示すような1つの固体撮像素子チップを備える固体撮像素子が製造される。
Thereafter, the bonded structure is cut for each solid-state imaging device chip at the position of the adhesive layer by a dicing apparatus, and the insulating
図2に示す例では、3つの隔壁4a,4b,4cの対向する位置に、切り欠き6a及び切り欠き6bを形成したが、本発明はこれに限らず、切り欠き6a又は切り欠き6bのいずれか一方を設けてもよい。また、図2に示す例では、3つの隔壁4a,4b,4cすべてに切り欠きを形成したが、少なくとも最も外側の4cに形成することで足りる。
In the example shown in FIG. 2, the notch 6a and the
なお、隔壁の個数は、3つに限らず、4つ以上であっても、また場合によっては2つであってもよい。 The number of partition walls is not limited to three, but may be four or more, or may be two in some cases.
1…固体撮像素子チップ、2…マイクロレンズ、3…赤外カット透明ガラス板、4…スペーサ、5…遮光薄膜、6a,6b…切り欠き、7…電極パッド、8…側壁周り配線層、9…接着剤層、10…外部接続用バンプ、11…絶縁層。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記固体撮像素子ウエハと透明基板を、前記複数個の隔壁を間に介在させた状態で、前記ウエハ上の個々の固体撮像素子チップの周縁部に設けられた接着剤層を介して貼り合せる工程、及び
前記貼り合された構造を固体撮像素子チップごとに切断する工程
を具備し、前記複数個の枠状の隔壁の少なくとも外側の1つに空気抜きのための切り欠きが形成されていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 The manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 1, wherein at least one of a solid-state imaging device wafer provided with a plurality of solid-state imaging device chips and a transparent substrate, A step of forming a plurality of frame-shaped partition walls constituting the spacers at positions corresponding thereto;
A step of bonding the solid-state imaging element wafer and the transparent substrate through an adhesive layer provided on a peripheral edge of each solid-state imaging element chip on the wafer with the plurality of partition walls interposed therebetween. And a step of cutting the bonded structure for each solid-state imaging device chip, and at least one of the outer sides of the plurality of frame-shaped partition walls is formed with a notch for venting air. A method for manufacturing a solid-state imaging device.
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